JP2012237811A - Illumination device, projection video display device, and light deflecting device - Google Patents

Illumination device, projection video display device, and light deflecting device Download PDF

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JP2012237811A JP2011105454A JP2011105454A JP2012237811A JP 2012237811 A JP2012237811 A JP 2012237811A JP 2011105454 A JP2011105454 A JP 2011105454A JP 2011105454 A JP2011105454 A JP 2011105454A JP 2012237811 A JP2012237811 A JP 2012237811A
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Yukio Taniguchi
幸夫 谷口
Makio Kurashige
牧夫 倉重
Yasuyuki Oyagi
康之 大八木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an illumination device that illuminates an illumination object area (image forming area) without causing a conspicuous speckle noise, and to provide a projection video display device thereof.SOLUTION: The illumination device includes a light source 11 for emitting coherent light, a light deflecting optical element 21 having different light deflection angle according to a light incident position, and moving means for temporally moving the light deflecting optical element 21. The coherent light emitted from the light deflecting optical element 21 which is moved by the moving means illuminates the illumination object area by temporally superposing the illumination while temporally changing an incident angle to each point in the illumination object area.

Description

本発明は、レーザー光などのコヒーレント光を使用する照明装置、コヒーレント光を光源に用いて光変調素子を照明し、スクリーン上に映像を投射する投射型映像表示装置、及びそれに用いられる光偏向装置に関するものである。   The present invention relates to an illumination device that uses coherent light such as laser light, a projection-type image display device that illuminates a light modulation element using the coherent light as a light source and projects an image on a screen, and an optical deflection device used therefor It is about.

光源からの照明光を、液晶やMEMSなどの光変調素子(マイクロディスプレイ)を用いて映像化し、スクリーンに投影するプロジェクタ(投射型映像表示装置)が知られている。このようなプロジェクタでは、その光源に高圧水銀ランプなどの白色光源を用いたものが知られており、液晶などの2次元光変調素子を照明し得られた画像を投射光学系で拡大してスクリーン上に映像を投射している。   2. Description of the Related Art A projector (projection-type image display device) is known in which illumination light from a light source is imaged using a light modulation element (micro display) such as liquid crystal or MEMS and projected onto a screen. Among such projectors, a projector using a white light source such as a high-pressure mercury lamp as the light source is known, and an image obtained by illuminating a two-dimensional light modulation element such as a liquid crystal is magnified by a projection optical system. The image is projected above.

しかしながら、高圧水銀ランプなどの高輝度放電ランプは、寿命が比較的短くプロジェクタなどに利用した場合、頻繁にランプを交換する必要がある。また、装置自体が大型化してしまうという欠点もある。さらには、環境負荷の観点から水銀を使用する高圧水銀ランプの仕様は好ましいものとはいえない。このような欠点を解消するため、レーザー光を光源として使用するプロジェクタも提案されている。半導体レーザーは、高圧水銀ランプなどと比較して高寿命であり、また、装置全体の小型化を図ることも可能である。   However, high-intensity discharge lamps such as high-pressure mercury lamps have a relatively short life and need to be frequently replaced when used in projectors. In addition, there is a drawback that the apparatus itself is increased in size. Furthermore, the specification of a high-pressure mercury lamp that uses mercury is not preferable from the viewpoint of environmental load. In order to eliminate such drawbacks, a projector using laser light as a light source has been proposed. The semiconductor laser has a longer life than a high-pressure mercury lamp or the like, and the entire apparatus can be reduced in size.

このように、プロジェクタの次世代光源として期待されているレーザー光は直進性に優れるため、LEDなどと比較しても光入射効率の向上を図ることができると考えられる。しかしながら、レーザー光を光源として用いた場合、コヒーレンスの高さに起因するスペックルノイズが発生し、映像を見難くしてしまう欠点がある。   Thus, since the laser beam expected as the next-generation light source of the projector is excellent in straightness, it is considered that the light incident efficiency can be improved as compared with the LED or the like. However, when laser light is used as a light source, there is a drawback that speckle noise is generated due to high coherence and it is difficult to view an image.

スペックルノイズは、コヒーレントなレーザー光を光源とした場合、照射対象表面の微少凹凸からの散乱光が干渉することで生ずる斑点状のノイズであって、プロジェクタで発生した場合には画質劣化の原因となるのみならず、観察者に対して生理的不快感をもたらすこともある。このスペックルノイズを低減するため、レーザー光が通過する拡散板を振動させる、レーザースペクトルの波長スペクトルを拡大する、レーザー光の照射対象となるスクリーン自体を振動させるなど、各種試みが行われている。このようなスペックルノイズ低減の試みとして、特許文献1には、コヒーレント光が通過する拡散素子を回転運動させることで、スペックルノイズの低減を図る無スペックル・ディスプレイ装置が開示されている。   Speckle noise is speckled noise caused by interference of light scattered from minute irregularities on the surface of the irradiation object when coherent laser light is used as the light source. As well as causing physiological discomfort to the observer. In order to reduce this speckle noise, various attempts have been made, such as vibrating the diffusion plate through which the laser beam passes, expanding the wavelength spectrum of the laser spectrum, and vibrating the screen itself that is the target of the laser beam irradiation. . As an attempt to reduce such speckle noise, Patent Document 1 discloses a non-speckle display device that reduces speckle noise by rotating a diffusion element through which coherent light passes.

特開平6−208089号公報Japanese Patent Laid-Open No. 6-208089

しかしながら、特許文献1に開示されるスペックルノイズ低減方法では、拡散素子到達前に生じていたスペックルノイズ(干渉パターン)は平均化できるものの、拡散中心からスクリーンへの入射光線角度はスクリーン上のいずれの点においても不変であるため、スクリーン各点の光散乱特性も一定となり、結果としてスクリーン上で発生するスペックルノイズの除去効果は殆ど得られないという問題があった。   However, in the speckle noise reduction method disclosed in Patent Document 1, speckle noise (interference pattern) generated before reaching the diffusing element can be averaged, but the incident ray angle from the diffusion center to the screen is on the screen. Since it is invariant at any point, the light scattering characteristic of each point on the screen becomes constant, and as a result, there is a problem that the effect of removing speckle noise generated on the screen is hardly obtained.

このような、コヒーレント光を原因として生ずるスペックルは、コヒーレント光を光源
として使用する投射型映像表示装置(プロジェクタ)のみならず、コヒーレント光を使用する様々な照明装置において問題となっている。
Such speckle caused by coherent light is a problem not only in a projection-type image display device (projector) that uses coherent light as a light source but also in various illumination devices that use coherent light.

本発明は、コヒーレント光を光源とした場合に生ずるスペックルの抑制を図る照明装置、及び、このような照明装置を利用した投射型映像表示装置を提供することを目的とするものである。   An object of the present invention is to provide an illuminating device that suppresses speckles generated when coherent light is used as a light source, and a projection-type image display device using such an illuminating device.

本発明に係る照明装置は、
コヒーレント光を出射する光源と、
入射位置に応じて偏向角度が異なる偏向光学素子と、
前記偏向光学素子を経時的に移動させる移動手段を備え、
前記移動手段によって移動される前記偏向光学素子から出射されたコヒーレント光は、被照明領域を経時的に重ねて照明するとともに、前記被照明領域の各点への入射角度を経時的に変化させて照明することを特徴とする。
The lighting device according to the present invention includes:
A light source that emits coherent light;
A deflecting optical element having a different deflection angle depending on the incident position;
A moving means for moving the deflecting optical element over time;
The coherent light emitted from the deflecting optical element moved by the moving means illuminates the illuminated area by overlapping with time, and changes the incident angle to each point of the illuminated area with time. It is characterized by lighting.

さらに本発明に係る照明装置において、前記移動手段によって移動される前記偏向光学素子の各点から出射されたコヒーレント光は、常に被照明領域全体を照明することを特徴とする。   Furthermore, in the illumination device according to the present invention, the coherent light emitted from each point of the deflection optical element moved by the moving means always illuminates the entire illuminated area.

さらに本発明に係る照明装置において、前記偏向光学素子は、入射位置により厚さの異なる光透過性基板であることを特徴とする。   Furthermore, in the illumination device according to the present invention, the deflecting optical element is a light-transmitting substrate having a different thickness depending on an incident position.

さらに本発明に係る照明装置において、前記偏向光学素子は、入射位置により干渉縞のピッチの異なる回折格子が形成されていることを特徴とする。   Furthermore, in the illumination device according to the present invention, the deflection optical element is formed with diffraction gratings having different pitches of interference fringes depending on the incident position.

さらに本発明に係る照明装置において、前記移動手段は、回転により前記偏向光学素子を経時的に移動させることを特徴とする。   Furthermore, the illumination device according to the present invention is characterized in that the moving means moves the deflection optical element over time by rotation.

さらに本発明に係る照明装置は、前記光源と前記偏向光学素子の間に配置され、前記光源から出射されるコヒーレント光の強度分布を均一化するビーム成型手段を備えることを特徴とする。   Furthermore, the illuminating device according to the present invention is characterized by comprising beam shaping means arranged between the light source and the deflecting optical element and uniformizing the intensity distribution of the coherent light emitted from the light source.

また本発明に係る投射型映像表示装置は、
コヒーレント光を出射する光源と、
入射位置に応じて偏向角度が異なる偏向光学素子と、
前記偏向光学素子を経時的に移動させる移動手段と、
像が形成される像形成領域を有する光変調素子と、
前記光変調素子の像をスクリーンに投影する投射光学系と、を備え
前記移動手段によって移動される前記偏向光学素子から出射されたコヒーレント光は、前記像形成領域を経時的に重ねて照明するとともに、前記像形成領域の各点への入射角度を経時的に変化させて照明することを特徴とする。
The projection display apparatus according to the present invention is
A light source that emits coherent light;
A deflecting optical element having a different deflection angle depending on the incident position;
Moving means for moving the deflection optical element over time;
A light modulation element having an image forming region on which an image is formed;
A projection optical system that projects an image of the light modulation element onto a screen, and the coherent light emitted from the deflecting optical element moved by the moving unit illuminates the image forming region with time lapse. The illumination is performed by changing the incident angle to each point of the image forming region with time.

本発明に係る光偏向装置は、
コヒーレント光が入射されるとともに、入射位置に応じて偏向角度が異なる偏向光学素子と、
前記偏向光学素子を移動させる移動手段を備え、
前記移動手段によって移動される前記偏向光学素子から出射されたコヒーレント光は、被照明領域を経時的に重ねて照明するとともに、前記被照明領域の各点への入射角度を経時的に変化させて照明することを特徴とする。
An optical deflecting device according to the present invention includes:
A deflecting optical element that receives coherent light and has a different deflection angle depending on the incident position;
A moving means for moving the deflecting optical element;
The coherent light emitted from the deflecting optical element moved by the moving means illuminates the illuminated area by overlapping with time, and changes the incident angle to each point of the illuminated area with time. It is characterized by lighting.

本発明の投射型映像表示装置によれば、移動手段によって経時的に移動される偏向光学素子でコヒーレント光を偏向させることで、偏向光学素子から出射される照明光は、被照明領域を経時的に重ねて照明するとともに、被照明領域の各点への入射角度を経時的に変化させて照明することとなり、被照明領域で発生するスペックルを時間的に変化させ、観察者に不可視の状態とさせることが可能となる。さらに、本発明の投射型映像表示装置では、スクリーンに対しても時間的に異なる角度で照射することで、スクリーン上で発生するスペックルを効果的に抑制することができる。   According to the projection type image display apparatus of the present invention, the coherent light is deflected by the deflecting optical element that is moved with time by the moving means, so that the illumination light emitted from the deflecting optical element can pass through the illuminated area over time. In addition to illuminating, the incident angle to each point in the illuminated area is changed over time, and speckles generated in the illuminated area change over time, making it invisible to the observer It becomes possible to make it. Furthermore, in the projection type image display apparatus of the present invention, speckles generated on the screen can be effectively suppressed by irradiating the screen at different angles in time.

本発明の実施形態に係る照明装置を備えた投射型映像表示装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the projection type video display apparatus provided with the illuminating device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る照明装置における照明の様子を示す図The figure which shows the mode of the illumination in the illuminating device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る偏向光学素子(回転型)の構成を示す図The figure which shows the structure of the deflection | deviation optical element (rotary type) which concerns on embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係る偏向光学素子(平行移動型)の構成を示す図The figure which shows the structure of the deflection | deviation optical element (translation type) which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係る照明装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the illuminating device which concerns on other embodiment of this invention.

では、本発明の実施形態に係る光偏向装置、照明装置、及び、投射型映像表示装置について図面を参照しつつ説明を行う。図1は、本発明の実施形態に係る照明装置を備えた投射型映像表示装置の構成を示す図である。なお、以下に説明する図面は、模式的に示した図であって、実際の形状、寸法、配置とは異なる場合もある。   Now, the light deflection apparatus, the illumination apparatus, and the projection display apparatus according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a projection-type image display device including an illumination device according to an embodiment of the present invention. Note that the drawings described below are schematic views and may differ from actual shapes, dimensions, and arrangements.

本実施形態の投射型映像表示装置10は、照明装置と、映像を形成するための光変調素子31、光変調素子31で形成された映像をスクリーン41に投射する投射光学系32などを備えている。なお、図では、映像が投影されるスクリーン41面をX−Y平面、それに直交する軸をZ軸としている。スクリーン41には、スクリーン41で反射された映像を観察する反射型スクリーン、あるいは、スクリーン41を透過した映像を観察する透過型スクリーンどちらを使用することもできる。   The projection-type image display device 10 of this embodiment includes an illumination device, a light modulation element 31 for forming an image, a projection optical system 32 that projects an image formed by the light modulation element 31 onto a screen 41, and the like. Yes. In the figure, the screen 41 on which an image is projected is an XY plane, and an axis perpendicular to the XY plane is a Z axis. As the screen 41, either a reflective screen for observing an image reflected by the screen 41 or a transmissive screen for observing an image transmitted through the screen 41 can be used.

本実施形態の照明装置は、光源11と、偏向光学素子21、さらに図示しない偏向光学素子を移動させる移動手段を有して構成されている。また、照明装置において、光源11を除く他の構成(偏向光学素子21と移動手段)にて光偏向装置が構成される。   The illuminating device of this embodiment includes a light source 11, a deflecting optical element 21, and a moving unit that moves a deflecting optical element (not shown). Further, in the illuminating device, the optical deflecting device is configured by the other configuration (the deflecting optical element 21 and the moving means) excluding the light source 11.

光源11には、コヒーレント光としてのレーザー光を出射する半導体レーザーなどの発光素子111が使用される。本実施形態の光源11は、発光素子111の後段に配置されたビームエキスパンダー112を含んで構成されている。ビームエキスパンダー112は、凸レンズ112a、112bの組み合わせで構成され、光変調素子31の像形成領域を照明するに十分な口径に拡大されている。このような構成以外に、凹レンズと凸レンズの組み合わせなど適宜形態を採用することができる。光源11から偏向光学素子21に出射されたコヒーレント光は、平行または略平行なコヒーレント光として出射することが好ましい。後段に配置される偏向光学素子21の各点を同じ条件で照明することが可能とる。   As the light source 11, a light emitting element 111 such as a semiconductor laser that emits laser light as coherent light is used. The light source 11 of the present embodiment is configured to include a beam expander 112 disposed at the subsequent stage of the light emitting element 111. The beam expander 112 is configured by a combination of convex lenses 112a and 112b, and is enlarged to a diameter sufficient to illuminate the image forming region of the light modulation element 31. In addition to such a configuration, an appropriate form such as a combination of a concave lens and a convex lens can be adopted. The coherent light emitted from the light source 11 to the deflecting optical element 21 is preferably emitted as parallel or substantially parallel coherent light. It is possible to illuminate each point of the deflection optical element 21 arranged in the subsequent stage under the same conditions.

光源11から出射されたコヒーレント光は偏向光学素子21を照明する。なお、光源11から出射されるコヒーレント光に対して、その断面方向の強度分布の均一化を図るビーム成型手段を設けておくことが好ましい。設計例として、ビームエキスパンダー112の後段にビーム成型手段を設けることにより光変調素子を均一な強度で照明することが可能となる。ビーム成型手段は、屈折や回折等の効果によりビームの断面強度分布を変える素子で、ホログラムや屈折型素子などが用いられる。   The coherent light emitted from the light source 11 illuminates the deflection optical element 21. In addition, it is preferable to provide beam shaping means for uniforming the intensity distribution in the cross-sectional direction of the coherent light emitted from the light source 11. As a design example, it is possible to illuminate the light modulation element with a uniform intensity by providing a beam shaping means after the beam expander 112. The beam shaping means is an element that changes the cross-sectional intensity distribution of the beam by an effect such as refraction or diffraction, and a hologram or a refractive element is used.

偏向光学素子21は、光の入射位置に応じて出射する偏向角度が異なる光学素子であって、本実施形態では、回転軸21aを中心として回転可能な円板形状であって、各所の厚さを変化させることで、裏面(スクリーン41側の面)に曲面が形成されている。また、光源11からのコヒーレント光が入射する面は平面に形成されており、光透過性の素材の基板で構成されている。この円板形状の偏向光学素子21をZ軸方向の回転軸21aを中心として、モーターなどの移動手段で回転させることで、光源11から入射するコヒーレント光の方向を時間的に変化させている。   The deflection optical element 21 is an optical element having a different deflection angle that is emitted according to the incident position of light. In the present embodiment, the deflection optical element 21 has a disk shape that can rotate around the rotation shaft 21a, and has a thickness at each location. Is changed, a curved surface is formed on the back surface (surface on the screen 41 side). Further, the surface on which coherent light from the light source 11 is incident is formed as a flat surface, and is formed of a substrate made of a light-transmitting material. The direction of the coherent light incident from the light source 11 is temporally changed by rotating the disc-shaped deflecting optical element 21 around a rotation axis 21a in the Z-axis direction by a moving means such as a motor.

図3に本実施形態の偏向光学素子21について、Z方向から眺めたときの模式図が示されている。この図に示されるように、円板形状を有する偏向光学素子21は、円周方向に凸面211a、凹面211bが交互に形成されている。回転軸21aを中心として移動手段にて偏向光学素子21を回転させつつ、破線で示される照明領域を光源11からのコヒーレント光で照明することで、入射するコヒーレント光の方向を経時的に変化させることを可能としている。なお、偏向光学素子21に形成される凸面211a、凹面211bにて形成される曲面は、連続的に変化するように形成することが好ましい。偏向方向を滑らかに変化させることが可能となる。   FIG. 3 shows a schematic diagram of the deflection optical element 21 of the present embodiment when viewed from the Z direction. As shown in this figure, the deflecting optical element 21 having a disk shape has convex surfaces 211a and concave surfaces 211b alternately formed in the circumferential direction. The direction of the incident coherent light is changed over time by illuminating the illumination area indicated by the broken line with the coherent light from the light source 11 while rotating the deflecting optical element 21 by the moving means around the rotation axis 21a. Making it possible. The curved surface formed by the convex surface 211a and the concave surface 211b formed on the deflection optical element 21 is preferably formed so as to continuously change. It is possible to smoothly change the deflection direction.

本実施形態では、このように偏向光学素子21の厚さを変化させ、裏面側に凸面211a、凹面211bを形成することとしたが、偏向光学素子21の形態は、これに限られるものではなく、移動手段にて移動することで入射するコヒーレント光の方向を経時的に変化させるものであれば適宜形態をとることができる。例えば、各所の厚さの変化は、表面(光源11側の面)に形成されるものであってもよく、また、両面に形成されていてもよい。また、回折格子を形成することで偏向させることとしてもよい。その場合、偏向方向の変化は、偏向光学素子21の円周方向に向かって回折格子を形成する干渉縞のピッチを変化させることで実現される。   In the present embodiment, the thickness of the deflecting optical element 21 is changed in this way, and the convex surface 211a and the concave surface 211b are formed on the back surface side. However, the form of the deflecting optical element 21 is not limited to this. As long as the direction of the incident coherent light is changed over time by being moved by the moving means, it can take any appropriate form. For example, the change in thickness at each location may be formed on the surface (surface on the light source 11 side) or may be formed on both surfaces. Moreover, it is good also as deflecting by forming a diffraction grating. In that case, the change in the deflection direction is realized by changing the pitch of the interference fringes forming the diffraction grating toward the circumferential direction of the deflection optical element 21.

図1において、光源11から入射するコヒーレント光は、移動手段によって回転される偏向光学素子21にて時間的に方向が変化する偏向光Laとなり、被照明領域としての光変調素子31の像形成領域を照明する。図では、最外端付近の偏向光La(t1)とLa(t3)、並びに光変調素子31に垂直な方向の偏向光La(t2)の様子が示されているが、実際には、偏向光Laは、このLa(t1)〜La(t3)の間を経時的に連続移動もしくは間欠移動することとなる。   In FIG. 1, coherent light incident from a light source 11 becomes deflected light La whose direction changes in time by a deflecting optical element 21 rotated by a moving means, and an image forming area of a light modulation element 31 as an illuminated area. Illuminate. In the drawing, the states of the deflected light La (t1) and La (t3) near the outermost end and the deflected light La (t2) in the direction perpendicular to the light modulation element 31 are shown. The light La moves continuously or intermittently over time between La (t1) and La (t3).

光変調素子31は、映像信号に基づいて像が形成される像形成領域を有するディスプレイであって、本実施形態では透過型の液晶表示素子が用いられている。光変調素子31としては、このような透過型のもの以外に、MEMSなどの反射型のものを利用することも可能である。偏向光学素子21からの偏向光Laは、時間の経過に伴い入射角度を変化させつつ光変調素子31に入射し、像形成領域に表示される像に基づいて変調光Lbに変換される。   The light modulation element 31 is a display having an image forming area in which an image is formed based on a video signal. In this embodiment, a transmissive liquid crystal display element is used. As the light modulation element 31, in addition to such a transmission type, a reflection type such as MEMS can be used. The deflected light La from the deflecting optical element 21 enters the light modulation element 31 while changing the incident angle with time, and is converted into modulated light Lb based on the image displayed in the image forming area.

投射光学系32は、光変調素子31からの変調光Lbを映像再生光Lcに拡大変換してスクリーン41に投射する。本実施形態では、この投射光学系32の後段に絞り33が設けられている。   The projection optical system 32 enlarges and converts the modulated light Lb from the light modulation element 31 into the video reproduction light Lc and projects it onto the screen 41. In the present embodiment, a diaphragm 33 is provided downstream of the projection optical system 32.

では、この投射型映像表示装置10において、スペックルを抑制するための主要構成である照明装置20について、その原理などを詳細に説明する。図2は、本発明の実施形態に係る光偏向素子21から出射される偏向光Laの時間的変化の様子が示されている。   Now, the principle and the like of the illumination device 20 which is a main configuration for suppressing speckles in the projection display apparatus 10 will be described in detail. FIG. 2 shows how the deflection light La emitted from the light deflection element 21 according to the embodiment of the present invention changes with time.

図2(a)〜図2(c)は、偏向光学素子21の移動に伴って変化する偏向光Laの様
子が示されている。なお、この図では、円板形状の偏向光学素子21を引き延ばした形態で示しており、偏向光学素子21の曲面変化の様子が分かり易く示されている。この図に示されるように、偏向光学素子21の各点からの偏向光Laは、時間経過に伴い、出射する方向を変化させており、何れの時刻においても光変調素子31の像形成領域の少なくとも一部の領域を照明する。また、各点から出射される偏向光Laは、経時的に被照明領域としての像形成領域を重ねて照明するとともに、入射角度を時間的に変化させつつ像形成領域全体を照明することとなる。被照明領域は、偏向光学素子21による偏向方向によらず、常に照明している領域に設定されることが輝度の均一化を図るとともに光の利用効率向上を図る上で好ましい。
FIGS. 2A to 2C show the state of the deflected light La that changes as the deflecting optical element 21 moves. In this figure, the disk-shaped deflection optical element 21 is shown in an extended form, and the curved surface of the deflection optical element 21 is shown in an easily understandable manner. As shown in this figure, the deflected light La from each point of the deflecting optical element 21 changes its direction of emission as time passes, and at any time the image forming area of the light modulating element 31 Illuminate at least some areas. Further, the deflected light La emitted from each point illuminates the entire image forming region while temporally changing the incident angle while overlapping and illuminating the image forming region as the illuminated region over time. . Regardless of the deflection direction of the deflecting optical element 21, the illuminated area is preferably set to an area that is always illuminated in order to achieve uniform brightness and improve light utilization efficiency.

図1に戻り、光変調素子31で変調された変調光Lbは、投射光学系32で拡大され映像再生光Lcとしてスクリーン41上に投射され、反射、あるいは、透過される映像を観察者に観察させる。このときスクリーン41の面上で散乱されたコヒーレント光は互いに干渉することでスペックルを生じさせる。しかしながら、本実施形態では、移動手段によって回転される偏向光学素子21によってコヒーレント光が偏向されるため、結果としてスクリーン41に投射する映像再生光Lcの入射角度を経時的に変化させ、このスペックルを極めて効果的に目立たなくしている。   Returning to FIG. 1, the modulated light Lb modulated by the light modulation element 31 is magnified by the projection optical system 32 and projected onto the screen 41 as the image reproduction light Lc, and the reflected or transmitted image is observed by the observer. Let At this time, the coherent light scattered on the surface of the screen 41 interferes with each other to cause speckle. However, in the present embodiment, since the coherent light is deflected by the deflecting optical element 21 rotated by the moving means, as a result, the incident angle of the image reproduction light Lc projected on the screen 41 is changed with time, and this speckle. Is very inconspicuous.

図1に示されるスクリーン上の点P1において、例えば、時刻t1における映像再生光Lc(t1)と、時刻t3における映像再生光Lc(t3)が異なる入射角度で照射されることとなる。図に示す他の点P2や図示しない他の点においても同様であって、映像再生光Lcは、入射角度を時間的に変化させつつスクリーン41上に映像を投射する。したがって、ごく短い時間ではスクリーン上に形成されるスペックルも、映像再生光Lcが時間によって異なる入射角度で照射されることで視覚の応答時間内で時間的に平均化され、スクリーン41に投射される像を観察する観察者には十分に目立たない状態となる。   At the point P1 on the screen shown in FIG. 1, for example, the video reproduction light Lc (t1) at time t1 and the video reproduction light Lc (t3) at time t3 are irradiated at different incident angles. The same applies to other points P2 shown in the figure and other points not shown, and the image reproduction light Lc projects an image on the screen 41 while temporally changing the incident angle. Therefore, speckles formed on the screen in a very short time are also averaged in time within the visual response time and projected onto the screen 41 by the image reproduction light Lc being irradiated at different incident angles depending on the time. This is not sufficiently conspicuous for an observer who observes an image.

以上、図1、図2における本実施形態を用いて投射型映像表示装置、及び、それに用いられる照明装置について説明したが、偏向光学素子21の形状は、図3で説明した円板形状に限らず、各種形状を採用することができる。   As described above, the projection type image display device and the illumination device used therefor have been described using the present embodiment in FIGS. 1 and 2, but the shape of the deflection optical element 21 is limited to the disk shape described in FIG. 3. Instead, various shapes can be employed.

図4は、矩形形状とした場合の偏向光学素子21を示した図であって、移動手段は、この偏向光学素子21を水平方向に往復移動させることとしている。また、偏向光学素子21の移動方向には、交互に凸面211aと凹面211bが形成されている。光源11にて所定の照明領域を照明することで、偏向光学素子21から出射される光の方向を経時的に変化させることが可能である。この実施形態においても、凹面211a、凸面211bに代え、移動方向について干渉縞のピッチが変化するように形成された回折格子を利用することも可能である。   FIG. 4 is a diagram showing the deflecting optical element 21 in a rectangular shape, and the moving means reciprocates the deflecting optical element 21 in the horizontal direction. Further, convex surfaces 211a and concave surfaces 211b are alternately formed in the moving direction of the deflecting optical element 21. By illuminating a predetermined illumination area with the light source 11, the direction of the light emitted from the deflection optical element 21 can be changed over time. Also in this embodiment, it is possible to use a diffraction grating formed so that the pitch of the interference fringes changes in the moving direction instead of the concave surface 211a and the convex surface 211b.

また、図1で説明した実施形態においては、偏向光学素子21から出射された偏向光Laを直接、被照明領域としての光変調素子31の像形成領域に入射させることとしたが、この偏向光学素子21と被照明領域の間に結像光学系を設けることとしてもよい。   In the embodiment described with reference to FIG. 1, the deflected light La emitted from the deflecting optical element 21 is directly incident on the image forming area of the light modulation element 31 as the illuminated area. An imaging optical system may be provided between the element 21 and the illuminated area.

図5は、偏向光学素子21と被照明領域の間に結像光学系22を配置した実施形態であって、投射型映像表示装置10における偏向光学素子21から光変調素子31までの構成が示されている。本実施形態の結像光学系22は、集光機能を有する第1光学素子22a、第2光学素子22cと、それらの間に配置された絞り22bを備えて構成されている。偏向光学素子21が移動することで、偏向光Laは、La(t1)からLa(t3)に示されるように出射する方向を変化させることとなるが、本実施形態のように結像光学系22を用いて、光変調素子31の像形成領域に結像させることで、偏向光学素子21を光変調素子31から離して設けることが可能になるため設計が容易となる。   FIG. 5 shows an embodiment in which the imaging optical system 22 is arranged between the deflection optical element 21 and the illuminated area, and shows the configuration from the deflection optical element 21 to the light modulation element 31 in the projection display apparatus 10. Has been. The imaging optical system 22 of the present embodiment includes a first optical element 22a and a second optical element 22c having a condensing function, and a diaphragm 22b disposed therebetween. As the deflection optical element 21 moves, the direction in which the deflected light La is emitted is changed from La (t1) to La (t3). However, as in this embodiment, the imaging optical system is changed. By using 22 to form an image in the image forming region of the light modulation element 31, the deflecting optical element 21 can be provided away from the light modulation element 31, and the design is facilitated.

以上、本実施形態によれば、スペックルノイズが目立たない照明装置、並びに、この照明装置にて光変調素子31を照明することでスペックルノイズが目立たない映像を提供することのできる投射型映像表示装置を提供することが可能となる。   As described above, according to the present embodiment, an illumination device in which speckle noise is not noticeable, and a projection-type image that can provide an image in which speckle noise is not noticeable by illuminating the light modulation element 31 with the illumination device. A display device can be provided.

なお、本発明はこれらの実施形態のみに限られるものではなく、それぞれの実施形態の構成を適宜組み合わせて構成した実施形態も本発明の範疇となるものである。   Note that the present invention is not limited to these embodiments, and embodiments configured by appropriately combining the configurations of the respective embodiments also fall within the scope of the present invention.

10…投射型映像表示装置
11…光源
111…発光素子
112…ビームエキスパンダー
112a、112b…凸レンズ
21…偏向光学素子
21a…回転軸
211a…凸面
211b…凹面
22…結像光学系
22a…第1光学素子
22b…絞り
22c…第2光学素子
31…光変調素子
32…投射光学系
33…絞り
41…スクリーン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Projection type image display apparatus 11 ... Light source 111 ... Light emitting element 112 ... Beam expander 112a, 112b ... Convex lens 21 ... Deflection optical element 21a ... Rotating shaft 211a ... Convex surface 211b ... Concave surface 22 ... Imaging optical system 22a ... First optical element 22b ... Aperture 22c ... Second optical element 31 ... Light modulation element 32 ... Projection optical system 33 ... Aperture 41 ... Screen

Claims (8)

コヒーレント光を出射する光源と、
入射位置に応じて偏向角度が異なる偏向光学素子と、
前記偏向光学素子を移動させる移動手段を備え、
前記移動手段によって移動される前記偏向光学素子から出射されたコヒーレント光は、被照明領域を経時的に重ねて照明するとともに、前記被照明領域の各点への入射角度を経時的に変化させて照明することを特徴とする
照明装置。
A light source that emits coherent light;
A deflecting optical element having a different deflection angle depending on the incident position;
A moving means for moving the deflecting optical element;
The coherent light emitted from the deflecting optical element moved by the moving means illuminates the illuminated area by overlapping with time, and changes the incident angle to each point of the illuminated area with time. A lighting device characterized by illuminating.
前記移動手段によって移動される前記偏向光学素子の各点から出射されたコヒーレント光は、被照明領域全体を照明することを特徴とする
請求項1に記載の照明装置。
The illuminating device according to claim 1, wherein coherent light emitted from each point of the deflecting optical element moved by the moving means illuminates the entire illuminated area.
前記偏向光学素子は、入射位置により厚さの異なる光透過性基板であることを特徴とする
請求項1または請求項2に記載の照明装置。
The illumination device according to claim 1, wherein the deflecting optical element is a light-transmitting substrate having a different thickness depending on an incident position.
前記偏向光学素子は、入射位置により干渉縞のピッチが異なる回折格子が形成されていることを特徴とする
請求項1または請求項2に記載の照明装置。
The illumination device according to claim 1, wherein the deflection optical element is formed with a diffraction grating having a different pitch of interference fringes depending on an incident position.
前記移動手段は、回転により前記偏向光学素子を移動させることを特徴とする
請求項1から請求項4の何れか1項に記載の照明装置。
The illumination device according to any one of claims 1 to 4, wherein the moving unit moves the deflection optical element by rotation.
前記光源と前記偏向光学素子の間に、ビーム成型手段が配置されていることを特徴とする
請求項1から請求項5の何れか1項に記載の照明装置。
The illumination device according to any one of claims 1 to 5, wherein a beam shaping unit is disposed between the light source and the deflection optical element.
コヒーレント光を出射する光源と、
入射位置に応じて偏向角度が異なる偏向光学素子と、
前記偏向光学素子を移動させる移動手段と、
像が形成される像形成領域を有する光変調素子と、
前記光変調素子の像をスクリーンに投影する投射光学系と、を備え
前記移動手段によって移動される前記偏向光学素子から出射されたコヒーレント光は、前記像形成領域を経時的に重ねて照明するとともに、前記像形成領域の各点への入射角度を経時的に変化させて照明することを特徴とする
投射型映像表示装置。
A light source that emits coherent light;
A deflecting optical element having a different deflection angle depending on the incident position;
Moving means for moving the deflection optical element;
A light modulation element having an image forming region on which an image is formed;
A projection optical system that projects an image of the light modulation element onto a screen, and the coherent light emitted from the deflecting optical element moved by the moving unit illuminates the image forming region with time lapse. A projection type image display apparatus, wherein illumination is performed by changing an incident angle to each point of the image forming region with time.
コヒーレント光が入射されるとともに、入射位置に応じて偏向角度が異なる偏向光学素子と、
前記偏向光学素子を移動させる移動手段を備え、
前記移動手段によって移動される前記偏向光学素子から出射されたコヒーレント光は、被照明領域を経時的に重ねて照明するとともに、前記被照明領域の各点への入射角度を経時的に変化させて照明することを特徴とする
光偏向装置。
A deflecting optical element that receives coherent light and has a different deflection angle depending on the incident position;
A moving means for moving the deflecting optical element;
The coherent light emitted from the deflecting optical element moved by the moving means illuminates the illuminated area by overlapping with time, and changes the incident angle to each point of the illuminated area with time. An optical deflecting device characterized by illuminating.
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